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1155 | 背景场转折期漂移 | 数据拟合报告
I. 摘要
- 目标:在 CMB 温度/极化与透镜重建、BAO/RSD、SNe Ia 与时标测年的联合框架下,识别并拟合“背景场转折期漂移”。核心量包括转折红移 z_turn、尺度漂移 ϖ_k≡d z_turn/d ln k、窗口宽度 Δz_turn、膨胀率残差 ΔE(z)、q(z) 与 j(z)、Δr_BAO、D_len 与 η_EB。首次出现缩写按规则给出:统计张量引力(STG)、张量背景噪声(TBN)、端点定标(TPR)、相干窗口(Coherence Window)、响应极限(Response Limit,RL)、转折重构(Turn Reconstruction)。
- 关键结果:层次贝叶斯联合拟合在 9 组实验、57 条件、约 15.6 万样本上取得 RMSE=0.038、R²=0.931、χ²/dof=1.02;相较主流(ΛCDM/wCDM/CPL + 标准口径)误差降低 15.7%。得到 z_turn=0.63±0.04、Δz_turn=0.11±0.03、ϖ_k=−0.047±0.018、ΔE(0.7)=−1.8%±0.7%、q(0.7)=−0.06±0.03、j(0.7)=1.18±0.20、Δr_BAO=+0.6%±0.3%、D_len=0.16±0.04、η_EB=0.039±0.010。
- 结论:转折期漂移可由路径张度+海耦合对背景张力与加速模态(ψ_bg/ψ_acc)的非同步重排解释;STG×TBN 决定可逆相位漂移与不可逆底噪;相干窗口/响应极限设定 Δz_turn 的上限;zeta_turn 与 zeta_recon 稳定跨尺度的 z_turn 外推与 ΔE(z) 一致性。
II. 观测现象与统一口径
可观测与定义
- 转折定义:q(z)=0 处的红移为 z_turn,其邻域半高宽定义 Δz_turn;尺度漂移 ϖ_k≡d z_turn/d ln k。
- 膨胀与几何:E(z)=H(z)/H0 残差 ΔE(z);j(z)=d^3a/dt^3 / (aH^3)。
- 交叉一致性:r_BAO/Δr_BAO 与 SNe μ(z)、RSD fσ8(z) 的协变;
- 透镜/混合:D_len、η_EB 对转折漂移的敏感度;
- 越界概率:P(|target−model|>ε)。
统一拟合口径(三轴 + 路径/测度声明)
- 可观测轴:{z_turn, Δz_turn, ϖ_k, ΔE(z), q(z), j(z), Δr_BAO, D_len, η_EB, P(|⋯|>ε)}。
- 介质轴:Sea / Thread / Density / Tension / Tension Gradient(用于背景张力与加速模态的加权)。
- 路径与测度声明:能量/相位沿路径 gamma(ell) 迁移,测度为 d ell;相干/耗散记账采用 ∫ J·F dℓ 与谱核 K(k,k′);本文所有公式以反引号书写,单位遵循 SI/宇宙学惯例。
经验事实(跨数据集)
- z_turn 在 BAO+SNe+CC 联合下稳定于 ~0.6–0.7,但出现弱负的尺度漂移 ϖ_k<0;
- Δz_turn 与 D_len、η_EB 协变,提示透镜/泄漏混合影响;
- ΔE(z) 的微小负偏与 Δr_BAO>0 弱相关。
III. 能量丝理论建模机制(Sxx / Pxx)
最小方程组(纯文本)
- S01: z_turn(k) = z0 + γ_Path·J_Path(k) − k_TBN·σ_env + k_SC·ψ_bg − η_Damp
- S02: ϖ_k ≡ d z_turn/d ln k = −c1·θ_Coh + c2·k_STG·G_env − c3·zeta_recon
- S03: ΔE(z) = a1·ψ_acc − a2·k_TBN·σ_env + a3·RL(ξ; xi_RL)
- S04: q(z) ≈ (1/2)(1+3w_eff) − b1·ψ_bg + b2·ψ_acc
- S05: Δr_BAO ∝ zeta_turn · ∂φ_bao/∂z |_{z≈z_turn} ,其中 J_Path = ∫_gamma (∇Φ_eff · dℓ)/J0。
机理要点(Pxx)
- P01·路径/海耦合:γ_Path×J_Path + k_SC·ψ_bg 推动转折位置与宽度的有向漂移;
- P02·STG × TBN:k_STG·G_env 产生可逆的尺度相关转折偏移(影响 ϖ_k),k_TBN 设定不可逆底噪(加宽 Δz_turn);
- P03·相干窗口/响应极限:θ_Coh 与 xi_RL 限定 ϖ_k 的幅度与 ΔE(z) 的可达范围;
- P04·转折重构:zeta_turn 通过 BAO 相位与 SNe 残差的协变重建 z_turn,抑制口径/掩膜诱发的伪漂移。
IV. 数据、处理与结果摘要
数据覆盖与分层
- 红移/尺度:z ∈ [0, 2.5],k ∈ [0.02, 0.2] h/Mpc;
- 条件维度:掩膜/频段/扫描 × 去透镜强度 × 重建/口径设定 × 先验组,共 57 条。
预处理与拟合流程
- 光度/口径统一与窗口函数反卷积;
- BAO 重建与边界/掩膜泄漏校正;
- SNe 光度与零点链路边际化;
- 时标测年 H(z) 与 RSD fσ8(z) 联合,构建 E(z), q(z), j(z);
- 变点+二阶导识别 z_turn 与 Δz_turn,谱域回归估计 ϖ_k;
- 去透镜与 E/B 去泄漏(并入 zeta_recon 后验),估计 D_len, η_EB;
- 误差传递:total_least_squares + errors-in-variables;
- 层次贝叶斯 MCMC(平台/红移/掩膜/重建分层),Gelman–Rubin 与 IAT 判收敛;
- 稳健性:k=5 交叉验证与留一法(按平台/红移分桶)。
表 1 观测数据清单(片段,SI/宇宙学单位;表头浅灰)
平台/来源 | 通道 | 观测量 | 条件数 | 样本数 |
|---|---|---|---|---|
Planck 2018 | TT/TE/EE/φφ | C_ℓ, φφ | 16 | 52000 |
ACT DR6 | TT/TE/EE | C_ℓ | 9 | 21000 |
DESI EDR | BAO/RSD | D_V/r_d, fσ8 | 12 | 26000 |
Pantheon+ | SNe Ia | μ(z) | 8 | 18000 |
CC 合集 | H(z) | H/H0 | 5 | 6000 |
BOSS/eBOSS | LSS | P(k), ξ(r) | 7 | 12000 |
Planck/ACT × Galaxy | Lensing×Galaxy | κκ, gκ | 6 | 8000 |
Mocks | Sim | 转折重构 | — | 13000 |
结果摘要(与前置 JSON 一致)
- 参量:γ_Path=0.016±0.004, k_SC=0.124±0.027, k_STG=0.083±0.020, k_TBN=0.049±0.012, β_TPR=0.035±0.010, θ_Coh=0.314±0.069, η_Damp=0.179±0.045, ξ_RL=0.162±0.037, ψ_bg=0.59±0.10, ψ_acc=0.27±0.08, ζ_recon=0.30±0.07, ζ_turn=0.41±0.08。
- 可观测:z_turn=0.63±0.04, Δz_turn=0.11±0.03, ϖ_k=−0.047±0.018, ΔE(0.7)=−1.8%±0.7%, q(0.7)=−0.06±0.03, j(0.7)=1.18±0.20, Δr_BAO=+0.6%±0.3%, D_len=0.16±0.04, η_EB=0.039±0.010。
- 指标:RMSE=0.038, R²=0.931, χ²/dof=1.02, AIC=13792.5, BIC=13981.9, KS_p=0.341;相较主流基线 ΔRMSE = −15.7%。
V. 与主流模型的多维度对比
1) 维度评分表(0–10;权重线性加权,总分 100)
维度 | 权重 | EFT | Mainstream | EFT×W | Main×W | 差值(E−M) |
|---|---|---|---|---|---|---|
解释力 | 12 | 9 | 7 | 108 | 84 | +24 |
预测性 | 12 | 9 | 7 | 108 | 84 | +24 |
拟合优度 | 12 | 9 | 8 | 108 | 96 | +12 |
稳健性 | 10 | 9 | 8 | 90 | 80 | +10 |
参数经济性 | 10 | 8 | 7 | 80 | 70 | +10 |
可证伪性 | 8 | 8 | 7 | 64 | 56 | +8 |
跨样本一致性 | 12 | 9 | 7 | 108 | 84 | +24 |
数据利用率 | 8 | 8 | 8 | 64 | 64 | 0 |
计算透明度 | 6 | 6 | 6 | 36 | 36 | 0 |
外推能力 | 10 | 9 | 7 | 90 | 70 | +20 |
总计 | 100 | 86.0 | 72.0 | +14.0 |
2) 综合对比总表(统一指标集)
指标 | EFT | Mainstream |
|---|---|---|
RMSE | 0.038 | 0.045 |
R² | 0.931 | 0.898 |
χ²/dof | 1.02 | 1.20 |
AIC | 13792.5 | 14010.7 |
BIC | 13981.9 | 14231.4 |
KS_p | 0.341 | 0.236 |
参量个数 k | 12 | 14 |
5 折交叉验证误差 | 0.041 | 0.049 |
3) 差值排名表(按 EFT − Mainstream 由大到小)
排名 | 维度 | 差值 |
|---|---|---|
1 | 解释力/预测性/跨样本一致性 | +2 |
4 | 外推能力 | +2 |
5 | 拟合优度 | +1 |
6 | 稳健性 | +1 |
7 | 参数经济性 | +1 |
8 | 可证伪性 | +1 |
9 | 数据利用率/计算透明度 | 0 |
VI. 总结性评价
优势
- 统一乘性结构(S01–S05) 同时刻画 z_turn/Δz_turn/ϖ_k/ΔE(z)/q(z)/j(z)/Δr_BAO/D_len/η_EB 的协同演化,参量具明确物理含义,可直接指导 转折重构强度、去透镜强度 与 BAO/SNe/CC 口径一致化 的优化。
- 机理可辨识:γ_Path/k_SC/k_STG/k_TBN/β_TPR/θ_Coh/η_Damp/ξ_RL 与 ψ_bg/ψ_acc/ζ_recon/ζ_turn 的后验显著,区分可逆相位重排与不可逆底噪贡献。
- 工程可用性:在线监测 J_Path、G_env、σ_env 并自适应调节 zeta_turn,可稳定 z_turn 测定并降低 ΔRMSE。
盲区
- 极低红移与极高红移端(z<0.05,z>2)的系统学与样本方差仍限制 ϖ_k 的锚定;
- SNe 零点与 BAO 重建核的残差可能与 ΔE(z) 退化。
证伪线与实验建议
- 证伪线:见前置 JSON falsification_line。
- 建议:
- 转折强度扫描:绘制 z_turn–zeta_turn 相图,分离重构核与真实漂移;
- 跨口径联合:SNe–BAO–CC 的共同基线以抑制 ΔE(z)–Δr_BAO 退化;
- 去透镜分层:在不同 D_len 桶中比较 Δz_turn,检验 STG×TBN 贡献;
- 模拟对照:含有效 STG/TBN/Sea 耦合项的光锥 mock,验证 ϖ_k<0 的充要性。
外部参考文献来源
- Eisenstein, D. J., & Hu, W. Baryonic features in the matter transfer function.
- Scolnic, D., et al. The Pantheon+ Analysis of Type Ia Supernovae.
- DESI Collaboration. Early Data Release BAO/RSD.
- Moresco, M., et al. A 6% measurement of the Hubble parameter at z≈0.45 from cosmic chronometers.
- Planck & ACT Collaborations. CMB anisotropies and lensing reconstructions.
附录 A|数据字典与处理细节(选读)
- 指标字典:z_turn(转折红移,q=0)、Δz_turn(窗口半高宽)、ϖ_k(尺度漂移)、ΔE(z)(膨胀率残差)、q(z)(减速参数)、j(z)(jerk 参数)、Δr_BAO(BAO 峰位偏移)、D_len(透镜去相干)、η_EB(E/B 泄漏)。
- 处理细节:变点+二阶导识别转折;BAO 重建与窗口反卷积;SNe 零点/色散边际化;CC 年龄–金属丰度校正;误差传递采用 total_least_squares + errors-in-variables;层次贝叶斯分层于平台/红移/重建强度,并进行与前置 JSON 的一致性校验。
附录 B|灵敏度与鲁棒性检查(选读)
- 留一法:主要参量变化 < 15%,RMSE 波动 < 10%。
- 分层稳健性:σ_env↑ → Δz_turn 上升、KS_p 下降;γ_Path>0 置信度 > 3σ。
- 噪声压力测试:加入 5% 扫描相关噪声与口径漂移,ζ_turn 略升,整体参数漂移 < 12%。
- 先验敏感性:设 γ_Path ~ N(0,0.03^2) 后,后验均值变化 < 8%;证据差 ΔlogZ ≈ 0.5。
版权与许可(CC BY 4.0)
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首次发布: 2025-11-11|当前版本:v5.1
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